压器输出端，用于抑制试验变压器副边分压器输出的浪涌电压，本实施例中的浪涌电压抑制电路由二级保护组成，如图2所示，最大允许峰值电压为120V，采用压敏电阻放在信号输入端，作为一级浪涌保护器件，承受较大的能量，能在ns时间范围内快速响应;采用瞬态电压抑制二极管TVS作为二级浪涌保护器件，能在小于ns的时间范围内快速响应。在小于ns时间范围内，瞬态电压抑制二极管TVS先起动，把瞬间过电压精确控制在一定的水平。如果浪涌电流大，则压敏电阻起动，并泄放一定的能量。
[0023]信号采样电路包含的元器件有二极管、电容和电阻，如图3所示，其原理是:分压器过来的高变化率电压信号通过电容C12转换成电流信号，S卩dv/dt。然后电流信号通过二极管和电阻分压的组合支路，电阻分压支路是电阻Rl和采样电阻R21//R22的串联支路，采样电阻把电流信号转换成电压信号，即U=ICR。该电压值大小跟试验变压器副边的电压变化率dv/dt相对应。
[0024]光控晶闸管触发电路包括取能电路、脉冲扩展电路和触发电路，如图3所示。取能电路和脉冲扩展电路的工作原理是:当出现试品放电后电弧熄灭情况时，试验变压器副边分压器输出信号是高变化率电压信号，取能回路通过整流二极管Dl对输入电压信号进行整流处理，给电容C4充电，为触发电路工作提供能量。同时输入的高变化率电压信号通过整流二极管Dl给电容Cl I充电，当Cl I电容电压充电到一定值时，即采样电阻两端电压值达到稳压二极管D3和D4的稳压值时，稳压二极管D3和D4导通。D3和D4二极管的导通，促使MOS管Ql导通，高变化率电压输入信号通过二极管Dl给电容Cl、C2、C3充电，此过程完成脉冲扩展能量储备，为触发电路产生宽脉冲电信号提供能量。
[0025]触发电路的工作原理是:当出现试品放电后电弧熄灭情况时，试验变压器副边分压器输出信号是高变化率电压信号，该电压信号经过二极管Dl给电容C4充电，当采样电阻两端电压达到一定值，稳压二极管D5导通，随之三极管Tl导通。三极管Tl的导通促使MOS管02导通，103管02的导通使电容(:13充电到要求电压，跟(:1工2、03工4电容一起产生宽脉冲电信号，并驱动发光二极管Ul和U2发出脉宽之10us、功率2 3W、波长为940nm的光触发信号。通过光纤传送到反并联晶闸管电路，触发导通光控晶闸管，切断试验系统主电源。
[0026]本发明保护装置的工作原理如图4所示，过程如下:当出现试品放电后电弧熄灭情况时，试验变压器副边的分压器输出高变化率的电压信号，该高变化率电压信号输入到信号处理电路。信号处理电路的浪涌抑制电路对输入信号进行浪涌电压抑制，确保后端电子元器件不被损坏；同时高变化率的电压信号输入到信号采样电路，产生一定幅值的电流信号，该电流信号通过采样电阻，转换成对应幅值的电压信号。取能回路从分压器输出的电压信号取能，为后续触发电路工作提供能量。脉冲扩展电路和触发电路共同作用，产生足够宽度的电信号脉冲，并转换成光光触发信号。光触发信号通过光纤送到光控晶闸管，光控晶闸管立刻触发导通，迫使试验变压器原边短路，使过流继电器快速动作，切断试验系统主电源，达到保护试验变压器的目的。
【主权项】
1.一种工频耐压系统的快速保护装置，其特征在于，该保护装置包括用于并联在工频耐压系统试验变压器原边的反并联晶闸管电路、用于连接到工频耐压系统试验变压器副边分压器上的信号处理电路、以及与信号处理电路连接的晶闸管触发电路，所述晶闸管触发电路用于通过信号处理电路从试验变压器副边分压器输出的信号进行取能，并根据信号处理电路采集到的试验变压器副边分压器的输出信号生成相应的控制信号控制反并联晶闸管电路，并在试验变压器副边分压器的输出信号达到设定值时，触发导通并联连接到试验变压器原边的反并联光控晶闸管，使试验系统过流继电器快速动作，切断试验主电源。2.根据权利要求1所述的工频耐压系统的快速保护装置，其特征在于，所述的反并联晶闸管电路包括两只反并联的光控晶闸管以及与两只反并联的光控晶闸管串联的限流电感，用于限制两只反并联的光控晶闸管的导通电流。3.根据权利要求2所述的工频耐压系统的快速保护装置，其特征在于，所述的晶闸管触发电路与反并联晶闸管电路之间通过光纤连接。4.根据权利要求1所述的工频耐压系统的快速保护装置，其特征在于，其中信号处理电路包括浪涌电压抑制电路和信号采样电路，浪涌电压抑制电路用于对试验变压器副边分压器输出的信号进行浪涌电压抑制，保护后端电路;所述信号采样电路用于将输入的高变化率电压信号转换成电流信号，再通过采样电阻把电流信号转换成电压信号。5.根据权利要求3所述的工频耐压系统的快速保护装置，其特征在于，所述的晶闸管触发电路包括取能电路、脉冲扩展电路和触发电路，取能电路通过试验变压器副边分压器的输出信号进行取能，给触发电路工作提供能量，脉冲扩展电路和触发电路用于产生宽脉冲光触发信号。6.根据权利要求1-5中任一项所述的工频耐压系统的快速保护装置，其特征在于，所述的信号处理电路、晶闸管触发电路和反并联晶闸管电路均设置于一个机箱内。
【专利摘要】本发明涉及一种工频耐压系统的快速保护装置，本发明的保护装置包括用于并联在工频耐压系统试验变压器原边的反并联晶闸管电路、用于连接到工频耐压系统试验变压器副边分压器上的信号处理电路、以及与信号处理电路连接的晶闸管触发电路，晶闸管触发电路用于通过信号处理电路从试验变压器副边分压器输出的信号进行取能，并在试验变压器副边分压器的输出信号达到设定值时，触发导通并联连接到试验变压器原边的反并联晶闸管电路，使试验系统过流继电器快速动作，切断试验主电源。本发明的保护装置采用无外接工作电源设计，通过分压器输出电压信号取能，不需要外接工作电源，既避免了外接电源受所处工作环境的电磁干扰，又节约了成本。
【IPC分类】H02H3/08
【公开号】CN105552826
【申请号】CN201610066268
【发明人】胡永雄, 常忠廷, 李娟 , 才利存, 董意锋, 张坤
【申请人】许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月29日